深藏地下的秘密让智利地震威力大增

智利对大地震并不陌生。1960年，该国经历了有记录以来最强的地震——一场9.5级的逆冲地震袭击了智利中部，引发了巨大海啸，造成1000至6000人死亡。虽然毁灭性地震常与这些大型逆冲事件相关，但卡拉马地震却偏离了这一常见模式。 为何此次地震与众不同 逆冲地震通常发生在相对靠近地表的地方，那里是板块碰撞之处。相比之下，卡拉马地震的震源位于地下更深处。它在地表以下约125公里处发生破裂，震源位于俯冲板块内部。 通常，这些深度发生的地震在地表产生的震动较弱。然而，卡拉马地震打破了这一预期。得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现，一系列罕见的地下过程显著增强了此次地震的强度。他们的研究结果最近发表在《自然·通讯》上。除了解释为何此次地震异常强烈外，这项研究还可能改进科学家未来评估地震灾害的方式。 该研究的主要作者、得克萨斯大学杰克逊地球科学学院研究助理教授贾哲（Zhe Jia）表示：“这些智利的地震事件产生的震动比中深源地震通常预期的更强，且具有相当的破坏性。我们的目标是更多地了解这些地震的发生机制，因此我们的研究可能为应急响应和长期规划提供支持。” 科学家对深源地震形成机制的传统认知 包括卡拉马地震在内的中深源地震，长期以来被认为主要由一种称为“脱水脆化”的过程引发。当海洋板块向地球内部俯冲时，随着温度和压力升高，矿物中被困的水分会被释放出来。当岩石失去这些水分后，会变得更脆弱、更易碎，裂缝可能形成，使岩石突然破裂并在板块内部引发地震。科学家普遍认为，一旦温度超过约650摄氏度，这种脱水过程就会停止。 罕见的热驱动过程开始起作用 卡拉马地震挑战了这一假设。根据研究团队的说法，破裂持续的深度远超预期的温度极限。由于第二种被称为“热失控”的过程，它向更深、温度更高的岩石中延伸了约50公里。在这一过程中，初始破裂产生的强烈摩擦在断层前端产生了极高的热量，这些热量削弱了周围物质，使得破裂能够继续向前移动，并在传播过程中变得更强。 贾哲同时是得克萨斯大学地球物理研究所（UTIG，杰克逊学院的一个研究单位）的成员，他说：“这是我们首次观察到中深源地震打破常规，从寒冷区域破裂到极热区域，且传播速度快得多。这表明其机制从脱水脆化转变为了热失控。” 追踪地下深处的破裂过程 为了了解地震如何发生以及破裂传播的距离，得克萨斯大学的团队与智利及美国各地的科学家合作。他们综合了多方面的证据，构建了该事件的详细图景。研究人员检查了来自智利的地震记录，以追踪破裂的速度和距离；还利用全球导航卫星系统的数据来测量地面运动和断层滑动；计算机模型则帮助估算了地震发生深度的温度和岩石特性。 改进地震风险预测 该研究的合著者、杰克逊学院地球与行星科学系教授兼UTIG高级研究科学家托尔斯滕·贝克尔（Thorsten Becker）表示：“智利已逾期未发生另一场大地震，这推动了地震研究，并部署了多个地震仪和大地测量站来监测该地区的地震活动及地壳变形情况。”贝克尔和贾哲强调，了解不同深度地震的行为可能有助于改进对未来地震事件的预测。更好的模型可以帮助估算震动强度，同时指导基础设施设计、预警系统和快速应急响应规划。 研究支持与资金 这项研究得到了美国国家科学基金会、智利国家科学与技术发展局（ANID）、加州大学开放种子基金、中央高校基本科研业务费以及得克萨斯大学地球物理研究所的支持。